thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho phân xưởng ure công ty một thành viên phân đạm và hóa chất hà Bắc

thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho phân xưởng ure công ty một thành viên phân đạm và hóa chất hà Bắc

:

: 1

Ữ

:

:

:

:

LỜI MỞ ĐẦU 1.Đặt vấn đề ề s ủ ớ s ơ 25 ă ổ ớ ( ể ừ 1986 ) ã q , ầ ớ

ỏ ì ì , ậ , ể ớ ậ q d

ă ă ổ ứ ơ s ớ s ớ ự ợ ề ã , sự ể s

ũ ề d ồ ễ : bụ , , ớ

ng không khí ớc ta t i các khu công nghi , ặc bi t là các nhà máy s n xu t hóa ch t, vật li u xây dự , ơ … ồn t i nh ng d u hi u gây ô nhiễ i Chúng ta ph ự bi n pháp gi m thiểu và x lý tri ể nguồn khí th ể l i lợi ích tích cự i và xã h i, nhằ s xanh – s ch – ẹ ậ ,

dự , sứ ầ

Tính toán thi t k chi ti t hệ thống xử lý khí thải cho ph n x ởng

ure_Công ty trách nhiệm hữu hạng một thành viên ph n đạm và hóa chất Hà Bắc với công suất 200 500

Đ m b o cho dòng khí th i sau x lý t QCVN 21-2009-BTNMT (khí thải

công nghiệp sản xuất phân bón hóa học) tr ớc khi x ra nguồn ti p nhận

ể b o v môi tr ng sinh thái và sức khỏe c ồng d

3.Đối t ợng nghiên cứu

:

: 3

Ch ơng HIỆN TRẠ G Ô RƯỜNG CỦA CÔNG TY TNHH MỘT À Ê P Â ĐẠM VÀ HÓA CHẤT HÀ B C 1.1 nh h nh sản xuất ur ở iệt am , t Nam có 4 nhà máy lớn s n xu t phân urê: - m Hà B c với công su t 180.000 t n; - m Phú Mỹ công su t 800.000 t n; - m Cà Mau; - m Ninh Bình Nhi m vụ quan tr ng/ chi ợc phát triển củ ề ần m b o cung ứ ợng ure cần thi t cho s n xu t nông nghi ớc, h n ch nhập kh n nay và ti n tới xu t kh u ra th ng th giớ

ề ã ự ự s ,

s ủ ì

ớ

s s ể , ầ ỉ ề b

1.2 ông ty một thành viên ph n đạm và hóa chất à Bắc

1 2.1 Thông tin chung

ự ề b ề ự ớ ề

d , s , s ủ s

gành nghề kinh doanh ủ b ồ :

 S n xu , d m;

 S n xu t, kinh doanh hóa ch ơ b n;

 S n xu d n và qu ớ n trong ph m vi Công ty;

 S n xu t, kinh doanh NH3 lỏng, CO2 lỏng và r n, các s n ph m khí công nghi p;

:

: 5

Phòng Kỹ thuật an toàn- ng; Đ n-Đ ng-Tự ng hóa; ơ ;

Phòng Kiểm tra ch ợng s n ph m; Đầ dựng  c đơn vị sản xuất: ng Than; ớc; Đ n; ng T o khí; ng Amoniac; ng Ure; ng Vận hành và s a ch n; Đ ng-Tự ng hóa; s ch a và l ặt thi t b hóa ch t; ng than ph li u; ng CO2  c đơn vị đời sống – xã hội: ă ;

ng phục vụ i s ng  Số l ợng cán bộ, công nhân viên hiện tại : kho 2000 i

 ăng lực sản xuất hiện tại:  urea 180 000 t / ă ;  NH3 ≥ 100 000 / ă ;  CO2 lỏng, r ≥ 30 000 / ă Các s n ph ợc áp dụng h th ng qu n lý ch ợng theo tiêu chu n qu c t ISO 9001:2000 từ ă 2007 ã ợc nhiều danh hi u ch ợng s n ph m có uy tín 1.2.2.Tình hình sản xuất và các vấn đề môi tr ờng phát sinh từ hoạt động sản xuất của công ty 1.2.2.1.Tình hình sản xuất tại ph n x ởng ur của nhà m y s ớ ( ụ )

s 108 000 / ă , 180 000 / ă

- iện tích ph n x ởng 113m x 60m

:

: 7

nh 1.1 ơ đ khối công nghệ sản xuất ph n ur từ than và hơi n ớc Dây chuyền s n xu t urea Hà B c gồ 3 : ng T , ng

U ợc thể hi n :

nh 1.2 ơ đ y chuyền sản xuất ur à Bắc với 3 ph n x ởng chính

 huyết minh quy tr nh công nghệ sản xuất ph n ur à Bắc

Ure Hà B ợc s n xu t từ nguyên li u gồm than antraxit cụ , ơ ớc và không khí

X ởng Amoniac:

- Tinh ch khí: tách t p ch t trong khí than m (H2 , O,…)

- S n xu t nguyên li u tổng hợp ure: NH3 lỏng, CO2 khí

:

: 9

- ại x ởng amoniac Khí than ợc tách bụi, làm ngu i và chứa trong két khí Khí than m ợ ỏi két khí, qua l c bụ n tách n ợng bụi còn l i rồi qua qu ă ợc qu ă H2S th , s

n 1, 2 và 3 của máy nén 6 c p Ra khỏ n 3 của máy nén 6 c p khí than m ti p tụ b ổi CO thành CO2 và khi ra khỏ ợc g i là khí bi ổi Khí bi ổ H2S trung áp rồ s p thụ CO2 và sau h th ợc g i là khí tinh ch Khí tinh ch n 4 và 5 của máy nén 6 c p Ra khỏ n 5 của máy nén 6 c p khí tinh luy ợc ợng bằng dung d ồng kiềm và tr thành khí nguyên li u tổng hợp NH3 Khí nguyên li q n 6 của máy nén 6 c p, qua thi t b phân ly dầu và ổng hợp NH3 ỏi tháp tổng hợp NH3 có nồ NH3 cao ợc làm l nh , phân ly tách NH3 lỏ ứa CO2 ợc từ công n h p thụ CO2 ợ s tổng hợp ure  ông đoạn sản xuất ur ể ổ ợ ủ O2 3

ứ q ì ổ ợ s : 2NH3 + CO2 NH2COONH4 (1) NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O (2) ứ (1) , ỏ ầ ứ (2) ậ , u n ì ch ể ( O2) ỉ 50 - 80 q ủ q ì ể ă ă

ỉ s 3/CO2 ă ỉ s 2O/CO2 q ì ổ ợ ậ

ể ỏ ầ , ể ợ 3 d

ể b ể ầ

ơ ể b O2 3

ă , ự q s

ề ề ầ ã ứ ứ dụ ơ b ầ ơ –

, ể s dụ 3 ặ O2 ằ ơ , ầ

ợ 100 ể s

NH3 CO2 ợ b ổ ợ ể carb s 140 b 188º s ể O2

:

: 11

nh 1.3 ơ đ qu tr nh tổng hợp ur tại ph n x ởng ur  rang thiết ị sản xuất của ph n x ởng ur - n n 2 :

3 O2 4 2-55/220, ợ = 3300 3 /h 2 O2 ủ Đứ ( 4 ), ợ = 2100

m3/h - Bơm: 3 bơ , ợ bơ = 20 3 /h 3 bơ bamate , ợ bơ = 9 – 12 m3 /h 3 bơ b , ợ bơ = 5,5 3 /h 2 bơ d ợ bơ = 24 3 /h - ệ p n ả  :

1 ổ 711: 800, H6100, A=200m2 1 ổ t 717: 1100,H6000, A=400m2 1 ổ 718: 1100, H6000,A=400m2 ứ : 1 ổ (731B): 700,H4720 A=76,6m2  :

1 b ụ 1200, H6900, A=355m2

ụ ặ ứ : 1200, H5400, A=165m2

b ứ : (710): 1 bé; 1100; H4000

dự (710A): 1 bé, 1100, H5400, V=2,8m3

Đặ ểm của nguồn khí th i trong công ngh s n xu t ure Hà B c:

 ho chứa nguyên liệu và khu vực chuẩn ị nguyên liệu

H2S, bụ …

- H th ng thu hồi khí thổ ợc thi t k , l ặt từ ă 2002 tậ ợc nhi t khí thổ ể s n xu t 12- 16 t ơ bã 1,37 / ; ồng th i x lý tri ể O n mức cho phép Khí th s ợng lớn CO2, ợ

ũ ợ ồ q ì s

- Bụi chủ y u gây ô nhiễm khu vực s n xu : , bă i than, các

b phận xúc than và tro xỉ thủ công Ngoài ra còn có m ợng bụi trong khí than

m

 Tại x ởng NH 3

:

: 13

- Khí th i từ từ n tái sinh dung d ch keo tananh từ tháp kh H2S th p ể thu hồ ỳnh Thành phần gây ô nhiễm là: H2S, SO2 - n thu hồi NH3, khí CH4 ợ ể tận thu nhi t - Khí dò rỉ từ thi t b , ng ng chứa CO, NH3, H2S, H2…  Tại x ởng ure - Khí th i từ ầ , h p thụ ừ

có thành phần chủ y u là NH3 - Khí th i trong tháp t o h t mang theo bụi ure (NH4)2CO - ì b s s bụ

Bảng 1.3 hành ph n khí ô nhi m ở ph n x ởng ur STT Chất ô nhi m trong ng khí thải ng độ mg m 3 ) C max (QCVN 21:2009/BTNMT) ( mg/m 3 ) 1 ụ 854,6 128 2 NH3 386,9 32 ( C max

ừ s ễ b ậ : s ớ –

- ì ầ bụ ure d ủ > 6,7 ầ ; ầ 3 ủ > 12 ầ , ầ

ớ bầ q ể ớc thải ph t sinh tại c c ph n x ởng  ớc thải x ởng tạo khí ớc th i h p thụ các ch t ô nhiễm có từ −, H2S, NH3, … mang theo nhi t gây ô nhiễm cho nguồ ớ ớc th i phát sinh từ các thi t b

kh bụi, làm mát khí than túi r a, các tháp r a, két khí, l c bụ n

vớ ợ ớc khá lớn

c hất thải rắn

 Chất thải rắn ở x ởng tạo khí

ủ ề , b , ỉ ồ

ơ

Bụi thu từ các bể l ng ợ nh kỳ thu vét, giẻ dầ , m tre hoặc g ợc thu

t tận thu nhi t ng Nhi n

Tro xỉ ợc thu gom về bãi chứ ể b ơ s s n xu t vật li u xây dựng, ă ,

:

: 15

h ơng Đ Ấ À Ự CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI CHO P Â ƯỞ G R CÔNG TY TNHH MỘT THÀNH VIÊN PHÂN ĐẠM VÀ HÓA CHẤT HÀ B C 2.1 Đặc điểm của ngu n khí thải trong công nghệ sản xuất ure Hà Bắc ì s ủ

ớ ặ ụ ợ ớ ợ

ổ ồ , ầ ợ , ậ , q ,

dụ ể q ì s ể s ơ ụ ụ

ủ b : , , O2 ỏ , NH3 ỏ , ỳ , c ễ s

bụ 3

Bảng 2.1.Đặc điểm ngu n khí thải ph n x ởng ur

)

ớ ặc tính dòng khí th ã ợc phân tích trên,có thể k t luận v ề

chính cầ ợc x lý trong khói th i của - Công ty TNHH m t

m và hóa ch t Hà B bụ và nồ khí NH3

2.2.Các ph ơng ph p xử lý khí thải

2.2.1 Các thiết bị thu h i bụi trong khí thải

a)Bu ng lắng bụi( thi t b l c bụi kiểu quán tính )

Nguyên lý của quá trình:

Có c u t t kh i hình h p ch nhật,khí th i có chứa bụ ợc d n

vào buồng l ợc gi m t c và l ng xu Để ă u qu l c bụ ì i ta

ng b chí thêm các t ă ặt sole vớ ể ổi chiề ủa bụi,

các h t bụ ập vào nhau và vào t m ch n m q ơ ng sàn

ơ t hi u qu cao khi bụi có kích t ớc , cỡ h t lớn

nh 2 1 Bu ng lắng ụi b)Xyclon

ơ đ cấu tạo và nguyên lý của quá trình:

 Nguyên tắc thu h i bụi trong cyclon dựa vào lực ly tâm

:

: 17

t b theo ng n ơ p tuy n với thân hình trụ ứng Phầ d ới thân hình trụ có phễu 3 d ới cùng là ng x bụi Bên trong thân hình trụ có ng thoát khí s ch Không khí s chuyể ng xoáy c bên trong thân hình trụ của xiclon và khi ch m vào ì ễu, dòng không khí b d ợc tr v n gi ợc chuyể ng xoáy c rồi thoát ra ngoài qua ng Trong dòng chuyể ng xoáy c, các h t bụi ch u tác dụng b i lực ly tâm ớng ti n dần về phía thành ng của thân hình trụ rồi ch m , ă ơ hễu Trên ng x i ta có l p van ể x bụi nh 2.2 xyclon  ể ợ d ớ d ơ ặ ổ ợ - ơ : ợ s dụ ợ d ừ ỏ - ổ ợ : b ồ ề ơ ợ ặ s

song, ớ ặ d ớ d ỏ

d , b ồ ứ bụ

của 1 ng kim lo i nh m i tr ng Dây kim lo ợ n hoàn toàn với

các b phận xung quanh và ợc n n m t chiều vớ n th cao (>50000v),

ực âm của thi t b Cự d ơ ng kim lo i bao quanh cự ợc

n ớ n th cao mà dây kim lo ợc n p nó s t o ra bên trong ng cực

d ơ ng m nh, khi dòng khí mang bụ q ng h t bụi s b

iôn hoá và truyề d ới tác dụ ập quán tính, nh t

bụi b hút về phía cự d ơ , ng l i trên bề mặt trong của ng hình trụ m n

ơ ng phễu chứa bụ b d ới Ngoài ra còn có thi t b l c bụi bằng

:

: 19

n kiểu t m b n, thi t b l c bụi bằ n hai vùng Hi u su t l c bụi kiểu này có thể lên tới 98% nh 2.4 ọc ụi t nh điện ống và tấm ản e) Xử lý bụi bằng ph ơng ph p ớt * Nguyên tắc: Nguyên lý của quá trình là dựa vào sự ti p xúc của dòng khí mang bụi với ch t lỏng, bụi trong dòng khí b ch t lỏng gi l i và th d ới d ng cặn bùn Thi t b l c bụi kiể ớt có thể ợc chia thành các lo s , nguyên lý ho ng của chúng:

Buồng phun, tháp r a khí r ng

Thi t b kh bụi có lớ m bằng vật li u r ớ ớc

Thi t b l c bụi ( r ) ứ ớc sủi b t

Thi t b l c bụi ( r a khí ) có lớp h t hình cầ d ng

ớt

:

: 21

a Ph ơng ph p hấp thụ H p thụ là quá trình hòa tan ch t khí trong ch t lỏng khi chúng ti p xúc với nhau ụ dự ơ s ủ q ì ề ; sự ậ ể ừ s

 Qúa trình hòa tan chất khí trong lỏng g m 3 ớc chính : + Khu ch tán các phân t ch t ô nhiễm thể khí trong kh i khí th bề mặt của ch t lỏng + Thâm nhập và hòa tan ch t khí vào bề mặt của ch t h p thụ + Khu ch tán ch ã bề mặ ă s i ch t lỏng h p thụ Tùy thu c vào b n ch t của sự ơ a chát cầ ợc h p thụ và ch t h p thụ mà ng i ta chia thành h p thụ vật lý và h p thụ hóa h c  Hấp thụ vật lý: q ì d sự ơ ật lý thuầ

chỉ bao gồm sự khu ch tán, hòa tan các ch t h p thụ vào trong lòng ch t lỏ s phân b của chúng gi a các phần t ch t lỏng Ví dụ : 3/aceton, CO/ benzen, SO3/H2SO4… ă 2O, sự (

) ì b ơ d ớ pha loãng ớ 20o ợ 800 3 ợ ợ ề d ơ 3 và H2O, ề

ự , ủ ă 3 ứ ớ ớ 4+ O -; NH3 ề ẹ, ồ

d ớ d 4+ ứ ì O - d ậ d d

ề O - ặ 4+ dụ ớ ớ ì

ề 3 ứ ớ ớ ứ s :

NH3 + H2O -> NH4

+

+ OH

 Hấp thụ hóa học: là m q ì è ới m t hay nhiều ph n ứng

hóa h c M t quá trình h p thụ hóa h c bao gi ũ ồ 2 : n khu n x y ra các ph n ứng hóa h c

H p phụ q ì ợng khí dựa trên ái lực của m t s ch t r i với

m t s loai khí có mặt trong h n hợp khí th i; các phân t ch t khí ô nhiễm trong khí th i b gi l i trên bề mặt của vật li u r n x p Vật li u r ợc s dụng trong

q ì ợc g i là ch t h p phụ; còn khí b gi l i trong ch t h p phụ ợc

g i là ch t b h p phụ

Đặ ểm của quá trình h p phụ: quá trình h ụ ợc áp dụng r ợ

c ng hợp sau:

+ Ch t khí ô nhiễ ợc hoặ t cháy

+ Ch t khí cần kh có giá tr và cần thu hồi

+ Ch t khí ô nhiễm có nồ th p trong khí th i mà các quá trình kh khí khác không thể áp dụ ợc

Qúa trình h p phụ ũ ợc chia thành h p phụ vật lý và h p phụ hóa h c:

 Hấp phụ vật lý:

H p phụ vật lý có t h p phụ diễn ra r t nhanh Các phân t khí b hút vào

bề mặt của ch t h p phụ nh có lực liên k t gi a các phân t (lực Vander Vaals ).Quá trình h p phụ vật lý có tỏa nhi t, Q = 2-20 kJ/g.mol

Quá trình h p phụ vật lý là quá trình thuận ng ch Do vậy, có thể hoàn nguyên

ch t h p phụ ã bã ể tái s dụng

ợng ch t b h p phụ vật lý gi m nhanh khi nhi ă ợng khí b h p phụ ũ ỉ l thuậ ơ di n tích bề mặt vật li u h p phụ

:

H p phụ hóa h c là k t qu của ph n ứng hóa h c gi a ch t h p phụ và c t b

h p phụ Đ q ì ợng nhi t tỏa ra r t lớn, Q = 20-400 kJ/g.mol

Vật li u h p phụ ơ ợc s dụng là: than ho t tính, silicagel, zeolit, vật

+ Các lo i sol khí h ơ: , s n xu t th t hun khói

+ Khí th i công ngh khai thác và l c dầu

2.3 Đề xuất và lựa chọn ph ơng n xử lý khí thải cho ph n x ởng ur của nhà máy

2.3.1.Đề xuất ph ơng n xử lý khí thải cho ph n x ởng ur

- ễ d , ặ

- Đ b dễ d ậ cho công nhân q ì

ậ

Bảng 2.2 So s nh hiệu quả kinh tế – kỹ thuật của c c loại thiết ị lọc ụi đề

va ch m, lực h p

d n và lực hút

ặ ơ

d ầ ơ , ũ bụ Cần di n tích bề

mặt lớn

 ử lý khí 3

- c loại th p hấp thụ

s q ồ bụ 21/ 3 ợ 386,9 / 3 ầ

ơ

- khá ổ nh

- Có tr lực lớn

- Tiêu t n nhiều vậ ,

:

ậy quy tr nh công nghệ xử lý khí thải ph n x ởng ur nh sau:

nh 2.4.2 ơ đ công nghệ xử lý khí thải cho ph n x ởng ur

 huyết minh quy tr nh công nghệ

Ố (

- QCVN 21/BTNMT

ể ứ d d s

ụ ( 4 ơ

nguyên )

 ơ sở lựa chọn thiết bị xử lý khí thải

Khí th i sau x t tiêu chu n QCVN 21-2009/BTNMT - khí th i công nghi p s n xu t phân bón hóa h c

Đơ miligam trên mét kh i khí th i chu n (mg/Nm3

) Mét kh i khí th i chu n là m t kh i khí th i 00C và áp su t tuy i 760 mmHg )

Cmax = CTC Kp Kv :

Cmax: ồ ủ ễ ủ ơ s s

, b , d , d ụ g khí, mg/Nm 3

CTC: ồ ủ ễ 21 – 2009/BTNMT

Kp: s ợ ồ

Kv: s , ự , ơ ơ s s , b , d , d

ụ

ợ d ủ :

Chiều cao phần bên ngoài của ng tâm h4= 0,3D 339

 Tính số vòng quay của dòng khí trong thân xiclon[2]:

- Vận t b ầu của dòng khí ng d n vào xiclon ng d n vào t i ti t

 c định đ ờng kính giới hạn của hạt ụi

Đ ớ ủ bụ ợ ứ 1965

- :

𝛿 = 3 √ :

 𝛿0: Đ ớ ủ bụ ( )

 : s ớ ủ bụ

2 / 3273

273387

387

exp 1

2 0

: ợ ủ 1 , m/s